Diseño y conformado de materiales alternativos, basados en residuos industriales para la construcción de filtros reactivos, aplicables en remediación de pasivos ambientales mineros-PAM desde el enfoque de la economía circular

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dc.contributor.advisorDelvasto Angarita, Pedro Luis
dc.contributor.advisorLaverde Cataño, Dionicio Antonio
dc.contributor.authorPalacios, Jhon Freddy
dc.contributor.evaluatorBlanco Vásquez, Sergio Ismael
dc.contributor.evaluatorPeña Ballesteros, Darío Yesid
dc.contributor.evaluatorSánchez Torres, Viviana
dc.contributor.evaluatorEspinosa Serrano, Erik
dc.contributor.evaluatorAduvire Pataca, Ernesto Osvaldo
dc.date.accessioned2025-08-19T15:53:58Z
dc.date.available2025-08-19T15:53:58Z
dc.date.created2025-08-11
dc.date.embargoEnd2032-07-31
dc.date.issued2025-08-11
dc.description.abstractLa abundancia de pasivos mineros en Colombia y la limitada disponibilidad de tecnologías sostenibles para tratar drenajes ácidos de mina (DAM), más allá de las técnicas convencionales de neutralización, motivaron esta investigación. El estudio se desarrolló en cinco etapas, iniciando con una metodología heurística para seleccionar una planta de tratamiento pasivo modelo, identificando teóricamente a la planta Cadillac Molybdenite (Quebec, Canadá) por su eficiencia en remoción de hierro (99.1%), pocas etapas de tratamiento (4) y bajo costo (61.7 USD/m²). Se caracterizaron cinco residuos industriales (escorias negras, blancas, polvo de acería, calamina y cenizas volantes) mediante difracción de rayos X, fluorescencia de rayos X, microscopia electrónica de barrido con espectroscopía de energía dispersiva de rayos x(SEM-EDS). A través del test ácido-base (ABA) y el procedimiento de lixiviación con características de toxicidad (TCLP), se identificaron las escorias como las de mayor potencial neutralizante (600 kg CaCO₃/t) y, junto con las cenizas volantes, como no peligrosas. Ensayos de contacto sólido-líquido con una solución sintética representativa del DAM local mostraron remociones de metales cercanas al 100%. Se realizaron pruebas en columnas, analizando pH, conductividad y potencial redox. Los residuos fueron aglomerados por peletización (75% escoria negra, 25% ceniza volante) y evaluados nuevamente con DAM real, observándose cambios en Ca y Fe mediante SEM-EDS. Mediante simulaciones en Phreeqc se interpretó el comportamiento geoquímico del sistema y se propuso un mecanismo de interacción material filtrante–DAM. Finalmente, el material fue evaluado como sustituto del cemento (20%) según la norma técnica colombiana NTC 220, alcanzando 96.67 kg/cm² de resistencia a compresión a los 14 días. El estudio propone una alternativa sostenible de remediación bajo economía circular.
dc.description.abstractenglishThe abundance of mining passives in Colombia and the limited availability of sustainable technologies for treating acid mine drainage (AMD), beyond conventional neutralization techniques, motivated this research. The study was developed in five stages, beginning with a heuristic methodology to select a model passive treatment plant. The Cadillac Molybdenite plant (Quebec, Canada) was theoretically identified for its iron removal efficiency (99.1%), few treatment stages (4), and low cost (61.7 USD/m²). Five industrial wastes (black and white slags, steel dust, calamine, and fly ash) were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS).Using the acid-base test (ABA) and Leaching Procedure with Toxicity Characteristics (TCLP), the slags were identified as having the highest neutralizing potential (600 kg CaCO₃/t) and, along with the fly ash, as non-hazardous. Solid-liquid contact tests with a synthetic solution representative of local AMD showed metal removal rates approaching 100%. Column tests were performed, analyzing pH, conductivity, and redox potential. The waste was agglomerated by pelletization (75% black slag, 25% fly ash) and re-evaluated with real AMD, observing changes in Ca and Fe using SEM-EDS. Using Phreeqc simulations, the geochemical behavior of the system was interpreted, and a filter material–AMD interaction mechanism was proposed. Finally, the material was evaluated as a cement substitute (20%) according to NTC 220, achieving 96.67 kg/cm² of compressive strength after 14 days. The study proposes a sustainable remediation alternative under a circular economy.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/EnRecursoHumano/inicio.do
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería de Materiales
dc.description.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?hl=es&hl=es&user=6PlJkoEAAAAJ
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9434-6373
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45909
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería de Materiales
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectDrenajes ácidos de mina
dc.subjectEscorias metalúrgicas
dc.subjectResiduos industriales
dc.subjectEconomía circular
dc.subjectRemediación ambiental
dc.subjectPasivos mineros
dc.subject.keywordAcid Mine Drainage
dc.subject.keywordMetallurgical Slag
dc.subject.keywordIndustrial Waste
dc.subject.keywordCircular Economy
dc.subject.keywordEnvironmental Remediation
dc.subject.keywordMining Liabilities
dc.titleDiseño y conformado de materiales alternativos, basados en residuos industriales para la construcción de filtros reactivos, aplicables en remediación de pasivos ambientales mineros-PAM desde el enfoque de la economía circular
dc.title.englishDesign and shaping of alternative materials, based on industrial waste for the construction of reactive filters, applicable in the remediation of mining environmental liabilities-PAM from the perspective of the circular economy
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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